火焰光度檢測(cè)器的構(gòu)造及分析原理

山東譜析科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的GC-17氣相色譜儀配備火焰光度檢測(cè)器，分析食品、藥品農(nóng)藥硫、磷殘留量。

火焰光度檢測(cè)器是一種高選擇性、高靈敏度的質(zhì)量型破壞型檢測(cè)器。它在氣相色譜中的應(yīng)用面之廣，要算第四位。

1、FPD的結(jié)構(gòu)和檢測(cè)原理
    FPD檢測(cè)器火焰部分的結(jié)構(gòu)與FID較類(lèi)似。其結(jié)構(gòu)示意圖3-8。它由火焰和光度兩部分組成。火焰為光譜發(fā)射的能源。故各種氣體的入口及各種氣體的比例，都應(yīng)從更有利于發(fā)光體的形成考慮。火焰部分：由燃燒器（4 ）和發(fā)光室（2）組成，叢柱后流出的氣體與空氣（或氧氣）混合進(jìn)入中心孔，氫氣從中心孔的四周環(huán)型孔流出，形成一個(gè)擴(kuò)散富氫焰。硫和磷化合物在火焰上部富氫焰中發(fā)光。烴類(lèi)主要在火焰的底部富氧焰中發(fā)光，故在火焰底部要加一個(gè)不透明的光罩（3），擋住烴類(lèi)發(fā)出的光，以提高FPD的選擇性。火焰上方的石英管（1）是為了減少FPD燃燒室空間體積，以降低響應(yīng)時(shí)間。

電源和微電流放大器組成。用石英窗（5）和散熱片（6）將發(fā)光體和光電系統(tǒng)隔開(kāi)。石英窗是為了保護(hù)慮光片免受燃燒產(chǎn)生的水和其他腐蝕性氣體的侵蝕。光學(xué)系統(tǒng)需絕熱，故在石英窗和濾光片之間裝有金屬散熱片（6）或水冷卻管。光電倍增管使光照射到陰極上產(chǎn)生電子，而且可使光電子倍增105-108倍，從而使微弱的光信號(hào)變成強(qiáng)大的電流信號(hào)。
磷的檢測(cè)：有機(jī)磷化物在燃燒中生成磷的氧化物，然后被富氫焰中的氫還原成HPO，被火焰高溫激發(fā)成激發(fā)態(tài)磷裂片（HPO*）回到基態(tài)時(shí)，發(fā)出一系列波長(zhǎng)的光，波長(zhǎng)為480-580nm，最大波長(zhǎng)為526nm。可用526nm的慮光片，使磷的最大發(fā)射光透過(guò)，慮出其他波長(zhǎng)的發(fā)射光，達(dá)到選擇檢測(cè)的目的。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已證明，磷的響應(yīng)值正比于HPO濃度。用響應(yīng)信號(hào)對(duì)HPO濃度作圖，成一直線。FPD是線性檢測(cè)器。
硫的檢測(cè)：當(dāng)硫化物進(jìn)入火焰，形成激發(fā)態(tài)的S*分子，當(dāng)其返回基態(tài)時(shí)，發(fā)射出波長(zhǎng)為320-480nm的光。最大發(fā)射波長(zhǎng)為394nm。用394nm的慮光片，只能是394nm附近的光透過(guò)。硫化物在富氫焰中有如下反應(yīng)：
RS+2O2            SO2+CO2
2SO2+8H         2S+4H2O
 S+S  390℃   S*
S*       S2+  hv
從以上反應(yīng)式可知，發(fā)光強(qiáng)度正比與[S*2]，而激發(fā)態(tài)的[S*2]與[S][S]成正比，即與[S]2成正比，用響應(yīng)信號(hào)對(duì)硫化物濃度的平方作圖，也可得一條斜率近于2.0的直線。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)SO2所得直線斜率為1.95±0.03，H2S為1.91±0.04，CH3S為1.82±0.04，故FPD測(cè)硫化物是非線性檢測(cè)器。
富氫焰是指H2:O2>3:1.當(dāng)FPD檢測(cè)室中用相當(dāng)濃度的H2存在，溫度又足夠高時(shí)，H2  H+H，此時(shí)氧化生成的SO2被H還原成S原子，兩個(gè)S原子在合適的溫度（約390℃下，生成激發(fā)態(tài)S2分子（發(fā)光分子），一般FPD火焰上部的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于390℃。若在火焰上加一冷卻罩或降低各種氣體流速時(shí)，對(duì)硫的檢測(cè)靈敏度就會(huì)明顯增加。超過(guò)或低于390℃，硫的信號(hào)都會(huì)降低，所以火焰溫度對(duì)硫化物的靈敏度有較大影響。

2、雙火焰火焰光度檢測(cè)器（DFPD）
    上述單火焰氣路結(jié)構(gòu)，火焰穩(wěn)定，線性范圍寬。但當(dāng)有烴類(lèi)化合物與硫或磷化合物同時(shí)流出時(shí)，因火焰條件短暫變化，致使硫和磷的光的發(fā)射被嚴(yán)重淬火，當(dāng)進(jìn)樣量大于1ml時(shí)或試樣蒸汽阻礙了氧分子進(jìn)入火焰，缺氧導(dǎo)致滅火。為了克服淬火問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了雙火焰的FPD。
將單火焰改為上下雙火焰，下面的火焰為富氧焰。富氧焰將進(jìn)入火焰的化合物中所有元素燃燒成CO2、SO2、P2O5和H2O等，上面的火焰則是富氫焰，將SO2、P2O5還原成S2。HPO是易被激發(fā)的基團(tuán)產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。而烴類(lèi)燃燒產(chǎn)物CO2和H2O等在富氧焰中無(wú)信號(hào)，從而消除了干擾。這樣不單提高選擇性，還改善了信號(hào)的線性范圍，適當(dāng)?shù)募哟笙禄鹧娴目諝饬魉伲?/span>80ml/分），就可以防止溶劑淬火。

3、操作參數(shù)
1）． 火焰必須是富氫焰。O/H的比值在0.2—0.5范圍為最敏感。當(dāng)O/H的比值為0.1或0.7時(shí)，信號(hào)幾乎是零。空氣中的氧應(yīng)按21%進(jìn)行換算。
2）． 磷和硫有最佳的操作條件。測(cè)硫時(shí)火焰溫度要相應(yīng)比測(cè)磷時(shí)低。在保持O/H為0.2—0.5的比值下，測(cè)硫時(shí)氧和空氣的流速要相應(yīng)低一些。同時(shí)加大尾吹N2氣流速。不同儀器，不同被測(cè)物有不同的最佳氣體比值。
3）． 為了避免水汽冷凝，檢測(cè)室上部的排氣管要保溫或加熱，為避免光電倍增管的塑料套管過(guò)熱受損，石英窗口處最好用冷卻水冷卻。
以上很粗淺的介紹了最常用的幾種檢測(cè)器。